基于乘客排泄生物质产沼气的新能源汽车「拉了吗」,大家觉得可行么?
第一感觉,你的创意非常有意思。
我们先看一下图纸:这是利用司机和乘客的大便产生沼气,再用沼气发电为动力电池充电,由电机为汽车提供动力。属于沼气增程式电动汽车。
那么这个方案是否具备可行性呢?我们来具体分析一下:
我们知道,一个人一天大约能拉出约200克大便,其中干物质约占20%。
1kg大便干物质大约能产生0.3立方米沼气。
换句话说,一个人一天粪量大约能产生0.3x0.2x20%,即0.012立方米沼气。
在标准沼气发电系统中,1立方米沼气大约能发2.5度电。
也就是,你一天能拉出约2.5x0.012=0.03度电。
这大约只够让车机跑完自检。
当然,也不是大便一进沼气池就立马能产生出沼气。要想有沼气,屎通常还要经过2-4周的发酵。
所以,你拉上你的家人、朋友,坚持每天去你车里拉屎,一个多月以后,大概能为动力电池提供4-5度电。目前新能源车1度电大约能跑7-8公里(也有更高一些的),理论上你可以开着你的车跑30-40公里。小提示:合理膳食搭配,可能还可以让车跑更远一些。所以你还可以顺势推出一本《长续航美食手册》,封面我都替你想好了:车载马桶里盘着坨完美的便便,看着就很有食欲……相信我,肯定能干掉米其林和黑珍珠。毕竟对开车的人来说,续航里程是刚需。
好了,话说回来,一个月攒出几十公里续航,这个效率实在有些低。应该在你的原屎设计上,再做一点小小的改进。
比如,由沼气工厂把粪便制成商品沼气在加气站出售,这样效率会比直接拉车里要高很多,也卫生很多。同时还能带来另外两个好处:由于不用再在车里排便,所以可以把马桶换成普通汽车坐椅,乘坐舒适性得以提升。由于不用在车里发酵大便,可以节省下集便器/发酵池的空间,也能为车减重。
好,现在我们有了解决了补能效率问题的方法——建沼气工厂和加气站。坏处是,《长续航美食手册》不需要了。
下面我们再来着手解决另一个问题。
众所周知,气体是比较占空间的。为了达成30-40公里的续航,你还需要一个2立方米左右的储气容器,这相当于普通轿车后备箱空间的3-4倍大小。如果想进一步提高续航到300-400公里,那么气罐还得进一步加大。这么一来,“小汽车”就变成了一辆拖着20-30方气罐的气罐车(暂且忽略掉这么大个气罐带来的重量和风阻对续航里程的影响)。不仅停车、转弯困难度激增,很多地库无法进入,安全性问题也很突出。而且依照现有法规,可能还需要三年以上驾驶经验、A2驾照、危险品运输资格证才能开这部车。
所以,想要车子能够真正实用化,达到更高的续航能力,整套系统还有必要再做一些小改进。
比如,将沼气提纯后压缩。这样我们就能在解决续航里程问题的同时,将车身控制在合理尺寸范围内。一举两得。
沼气提纯以后是天然气,天然气压缩后是压缩天然气(CNG),进一步压缩是液化天然气(LNG)。LNG相比于常温常压气态天然气大约能压缩600倍空间,也就是说,将30方的天然气压缩成LNG之后体积变为:30m^3/600=0.05m^3,即50升——这跟普通小汽车油箱容积差不多大(完美!)。同时我们还可以细分市场做到高低搭配,低端车型加CNG(跑200-300KM),高端车型加LNG(跑300-400KM)。虽然这个续航里程不算高,但别忘了,这是部增程车,它还有可以充电的动力电池呢!这样,满气满电续航干到600-800KM轻轻松松。如果技术再精进一些,1000KM+不是大问题。假如补气便捷且成本比汽油更低廉的话,整个方案就有了落地价值。
所以,恭喜你发明了CNG/LNG增程式新能源电动汽车。
只不过,这里还有一个小问题:无论CNG还是LNG增程式电动汽车……在大客、大货领域都已经商业化了,所以不能算“新发明”了。当然,你可以把这个方案应用到轿车上,只不过由于当前配套加气设施较为匮乏,可能不会有很高的市场竞争力(目前CNG/LNG大货、大客基本也只跑固定路线)。但积极的一面是,美、俄都在向中国出售天然气,所以CNG/LNG成本比汽油/柴油低,污染也比燃油要小得多(但不是零污染),技术方面也比氢能源更稳定、更成熟、更安全。如果国家层面有意愿投入更多配套加气设施建设的话,那应该会有一定市场空间(取代汽油增程车)。只是在汽车领域,国家目前集中投入在二次能源(电力)方向上,这不仅是环保的原因,还涉及到能源安全问题,那又是另一个话题了。
当然,另外一个市场风险是,如果在未来几年内,支持长续航+超级快充的固态电池投入量产后,增程车是否还会有市场需求?这也有待进一步评估。
总之,话说回来,解决掉用户痛点后,你的脑洞跟现实世界的解决方案交汇了。大概发明CNG/LNG增程汽车的人,最初的构想,或许跟你的脑洞如出一辙吧。下回再接再厉,相信题主一定还会有更棒的发明!